Kolik energie vyrobí jeden větrný mlýn?

Obnovitelná energie se po celém světě rozvíjí rychlým tempem. Vývoj světového trhu obnovitelných zdrojů energie (OZE) ovlivňuje několik hlavních faktorů. Za prvé, náklady na technologii v tomto odvětví klesly natolik, že obnovitelné zdroje energie mohou konkurovat tradičním uhlovodíkům. Za druhé, problémy životního prostředí, zejména globální změna klimatu, utvářejí vládní politiku týkající se obnovitelných zdrojů energie, díky čemuž průmysl získává podporu v různých zemích. Rozvoj „zelené“ energie navíc vedl k vytvoření nových, high-tech průmyslových klastrů.

Nejrychleji rostoucím segmentem tohoto trhu je větrná energie. Celkový instalovaný výkon větrných elektráren (WPP) ve světě překonal jadernou výrobu, v roce 539 činil 2017 GW (proti téměř 400 GW instalovaného výkonu v jaderné elektrárně).

Přitom ve většině zemí, které dnes rozvíjejí obnovitelné zdroje energie, není nouze o elektřinu. Spotřeba energie ve Spojených státech amerických neroste, ve vyspělých evropských zemích dokonce klesá. Výjimkou z tohoto pravidla je snad Indie. Rozvoj obnovitelných zdrojů energie tedy není záležitostí pokrytí nedostatku elektřiny. Hovoříme o změně generační struktury.

Úroveň rozvoje obnovitelných zdrojů energie je do jisté míry ukazatelem průmyslového a technologického rozvoje a obnovitelné zdroje energie jsou dnes právem považovány za hybatele ekonomického růstu (nové technologie, výroba, věda, kvalitní zaměstnanost atd.). .).

„Atomový expert“ podrobně porozuměl tématu výroby větru a plánům Rosatomu v novém slibném směru podnikání státní korporace.

Větrné elektrárny přeměňují větrnou energii na elektrickou energii. Větrná farma je několik větrných elektráren (WPP) zapojených do sítě. Místa instalace větrných turbín se vybírají na základě předběžných měření větru.

Výkon větrného generátoru závisí na rychlosti proudění větru, průměru rotoru a ploše lopatek.

První větrná farma

První automaticky řízená větrná turbína byla postavena v Clevelandu v USA v roce 1887 Charlesem Brushem. Jeho výška byla 18 metrů, hmotnost – 4 tuny, výkon generátoru – 12 kW.

Větrná energie ve světě

Obnovitelná energie ve světě

Jak funguje větrná elektrárna?

Čím vyšší, tím silnější

Německá společnost Max Bögl Wind AG postavila v roce 2017 nejvyšší větrnou turbínu na světě. Podpěra má výšku 178 m a celková výška věže včetně lopatek je 246,5 m. Rekordní větrná turbína se nachází v německém Gaildorfu.

Je součástí skupiny čtyř dalších věží s výškou od 155 do 178 m, každá s generátorem 3,4 MW. Společnost věří, že množství vyrobené energie bude 10 500 MWh ročně. Ultra vysoké větrné turbíny využívají experimentální technologii „vodních baterií“, tedy přečerpávané akumulace energie.

Nádrž je 40 m vysoká vodárenská věž, která je propojena s vodní elektrárnou umístěnou 200 m pod větrnými turbínami. Přebytečná větrná energie se využívá k čerpání vody proti gravitaci a jejímu ukládání do věže. V případě potřeby se uvolňuje voda, která dodává elektrický proud. Přepnutí mezi režimem ukládání energie a napájením trvá pouhých 30 sekund. Kapacita zásobníku je 70 MWh, což by průměrné americké domácnosti vydrželo na sedm let.

Nárůst o jeden metr do výšky větrné farmy zvyšuje roční produkci energie o 0,5−1 % v důsledku snížení turbulencí a vyšších rychlostí větru.

V dubnu 2018 Apple oznámil, že jeho celosvětová zařízení byla podle webových stránek společnosti přeměněna na 43% obnovitelné zdroje energie. Patří mezi ně maloobchodní prodejny, kanceláře, datová centra a půjčovny ve XNUMX zemích, včetně USA, Velké Británie, Číny a Indie.

Apple má v současné době rozpracovaných 25 projektů obnovitelné energie po celém světě. Poskytují výrobu energie o výkonu 626 MW. Dalších 15 projektů je ve vývoji. Po zavedení bude 11 zemí vyrábět více než 1,4 GW čisté energie z obnovitelných zdrojů.

V roce 2014 byla všechna datová centra Apple převedena na 2011% obnovitelné zdroje energie. Od roku 54 projekty společnosti Apple v oblasti obnovitelné energie snížily emise skleníkových plynů z podniků po celém světě o 2,1 % a zabránily tomu, aby se do atmosféry dostalo více než 2 milionu tun COXNUMX.

Větrná energie v Rusku

Klíčoví hráči na ruském trhu s větrnou energií

Fortum a Rusnano
Fortum se společně s Rusnano zabývá větrnou energií v rámci založeného Fondu rozvoje větrné energie.

Na základě výsledků výběrů 2017–2018 získal Fond právo postavit 1823 XNUMX MW větrných elektráren.

Podle Rusnana se společnosti v rámci partnerství chystají do těchto projektů investovat na paritním základě celkem 30 miliard rublů.

Technologickým partnerem je dánská společnost Vestas. Lokalizace komponentů větrné farmy bude probíhat v závodě v Uljanovsku.

„Enel“
Enel Russia, dceřiná společnost italské energetické společnosti Enel Group, plánuje výstavbu dvou zařízení na výrobu větrné energie o celkovém instalovaném výkonu 291 MW. Vývoj a výstavbu větrných elektráren bude provádět Enel Green Power, divize skupiny Enel. Technologickým partnerem je Siemens Gamesa. Celková investice –
asi 405 milionů eur.

státní korporace „Rosatom“
JSC NovaWind je nová divize Rosatomu, která konsoliduje úsilí státní korporace v pokročilých segmentech a technologických platformách elektroenergetiky.

Společnost sdružuje aktiva Rosatomu v oblasti větrné energie a odpovídá za realizaci strategie státní korporace v oblasti větrné energie. Technologickým partnerem Rosatomu je nizozemská společnost Lagerwey. V listopadu 2017 byl vytvořen společný podnik s Lagerwey – Red Wind BV

Pro účely lokalizace bude zahájena vlastní výroba komponentů větrných turbín ve Volgodonsku, ve výrobních závodech Atommash.

Do roku 2020 bude míra lokalizace výroby více než 80 %. Rosatom hodlá dodávat vlastní větrné turbíny nejen na ruský trh, ale i do zahraničí.

Rusko má bohatou historii rozvoje větrné energie. V letech 1914-1918 ruští vědci pod vedením N. Žukovského vytvořili teorii větrných motorů a teorii chování lopatky v proudění vzduchu, které tvořily základ moderní aerodynamiky. Již ve 1930. letech 1931. století měla země první centrum pro výzkum větrné energie na světě. V roce 30 byla v SSSR poblíž města Balaklava na Krymu postavena experimentální větrná elektroinstalace, která měla větrné kolo o průměru 400 metrů a asynchronní generátor o výkonu 1940 kW. V té době nebyly na světě obdoby. V letech 1950-40 bylo vyrobeno více než 50 tisíc větrných turbín o průměrném výkonu 100-XNUMX kW, které se používaly na JZD a státních farmách.

Po energetické krizi v roce 1973 přijal SSSR za účelem úspory paliv a energetických zdrojů Státní program rozvoje větrné energie, který se začal úspěšně realizovat v 1980. letech 100. století s plným vládním financováním. Hlavním cílem programu bylo vytvoření větrných turbín třídy megawatt a hromadná výroba větrných turbín o výkonu 300−1980 kW. Koncem 1. let byla navržena a postavena větrná turbína Raduga-1 o výkonu XNUMX MW.

Nízké ceny ropy a politické události v 1990. letech však zatlačily rozvoj větrné energetiky do pozadí, což nakonec rozvoj větrné energetiky v Rusku přerušilo.

Plány Rosatomu ve větrné energii

JSC NovaWind je divizí Rosatomu, která se zabývá konsolidací úsilí státní korporace v pokročilých segmentech a technologických platformách elektroenergetiky. V současné době společnost sdružuje aktiva Rosatomu v oblasti větrné energie a odpovídá za realizaci strategie státního podniku v oblasti větrné energie.

Rosatom označil větrnou energii za jednu ze svých klíčových nových oblastí podnikání. Do roku 2022 uvede státní korporace do provozu zhruba 1 GW větrných elektráren (WPP) ve čtyřech regionech Ruska.

Technologickým partnerem Rosatomu je nizozemská společnost Lagerwey. V listopadu 2017 byl vytvořen společný podnik s Lagerwey – Red Wind BV Ve Volgodonsku ve výrobních závodech Atommash bude zahájena vlastní výroba komponentů větrných turbín pro účely lokalizace.

Míra lokalizace výroby větrných turbín a výstavby větrných elektráren přesáhne 80 %. Rosatom hodlá dodávat vlastní větrné turbíny nejen na ruský trh, ale i do zahraničí.

Průměrná větrná elektrárna se skládá ze 7000 8000–XNUMX XNUMX různých částí. Uvnitř jsou síťové měniče, které převádějí stejnosměrný proud na střídavý proud o pevné frekvenci pro přenos do sítě, ovládací panel, který zobrazuje technické ukazatele větrné turbíny v reálném čase, mazací systém, generátor, systém řízení otáčení lopatek atd.

Jmenovitá rychlost větru 11,4 m/s (41 km/h). Jmenovité otáčky 14,8 ot./min. Rozsah provozní rychlosti větru 2,5–25 m/s (9–90 km/h).

Prvky větrné elektrárny

• Nadace zajišťuje stabilitu větrné turbíny při zatížení větrem.
• Věž, na kterém je připevněn rotor, generátor a gondola.
• Gondola — obsahuje řadu hlavních řídicích součástí modulu generátoru: hydraulický systém a brzdový systém, motory, snímač otáčení gondoly a další zařízení.
• Generátor je připojen ke gondole a přeměňuje mechanickou rotační energii na elektrickou energii a také reguluje rychlost otáčení hřídele.
• Rotor je připojen ke generátoru a představuje náboj s lopatkami, přeměňující větrnou energii na rotační energii hlavního hřídele. Náboj obsahuje mechanismus pro úhel náběhu lopatek do větru.
• Další požadované vybavení: transformátor, kabely, uzemnění, ochranné systémy atd.

Popis prvků větrné turbíny

Počet hromádek 18–20 ks. Průměr pilot je 1,2 m, průměr základu 20 m Výška pilot je 18–25 m (výška 6–8 patrové budovy). Hmotnost základu je asi 1900 tun (33 osobních vlakových vozů).

Skládá se z asi stovky ohýbaných ocelových plechů, které jsou vyráběny na speciálních ohraňovacích lisech a spojovány dohromady po částech. Uvnitř věže jsou silové kabely, kterými je přenášen elektrický proud z generátoru do konvektoru.

Počet sekcí 8 ks. Výška prvního úseku je 9,5 m, od druhého do sedmého – 12 m, osmého – 18 m. Celková výška věže je 96 m (výška 31patrové budovy). Pro srovnání, výška Sochy svobody v New Yorku je 93 m.

Průměr základny je 4,2 m Průměr horní části je 2,3 m. Hmotnost věže je 217 tun (54 slonů nebo přibližně čtyři vagóny osobního vlaku). Počet součástek 49 763 ks. Počet šroubů 10 000 ks. Doba výstupu na technický výtah je 7 minut.

Slouží k připevnění generátoru a větrného kola k věži. Prostřednictvím něj mají pracovníci údržby přístup ke generátoru a větrnému kolu. Hmotnost 16 tun (čtyři sloni). Počet součástek 9321 ks.

DC generátor je elektrický stroj, který přeměňuje mechanickou energii na stejnosměrnou elektrickou energii. Hmotnost generátoru 49,5 tuny (devět indických slonů nebo 99 krav). Průměr 4,3 m Počet komponentů 368 206 ks. Výkon 2,5 MW.

Na výrobu generátoru je potřeba 300 000 desek. Desky jsou vyrobeny z elektrooceli pro umístění měděných vinutí a permanentních magnetů. Permanentní magnety tvoří magnetické pole a při otáčení rotoru vzniká v měděných vinutích elektrický proud. Hmotnost magnetů je 3,3 tuny, hmotnost měděných vodičů je 3,9 tuny.

1. Sestava rotoru (náboj a tři lopatky)

Průměr 100 m (33patrová budova). Zastavěná plocha 7900 m7. m (fotbalové hřiště 140 XNUMX mXNUMX).

• Stupica je high-tech velkorozměrový odlitek z vysokopevnostní litiny, zpracovaný na speciálních vysoce přesných strojích. Hmotnost 20 tun (pět slonů). Počet komponentů 2609 ks.
• Čepele Účinnost větrného generátoru přímo závisí na dokonalosti aerodynamických charakteristik lopatky. Čepele musí být pevné a elastické, jinak je vysokohorský vítr láme jako sirky. Kromě toho musí mít lopatky minimální hmotnost, protože zvýšení hmotnosti zvyšuje zatížení konstrukce jako celku. Hmotnost 8,6 tuny Délka 49,05 m (16patrová budova). Rychlost otáčení na špičce listu je 225 km/h (rovná se průměrné rychlosti závodního vozu).

1. Montáž větrné turbíny

Celková hmotnost větrné turbíny je cca 324 tun Celková výška (včetně délky lopatek) je 150 m (cca 50patrová budova). Životnost větrných turbín je 20–25 let.